Patents
Search within
Search within the title, abstract, claims, or full patent document: You can restrict your search to a specific field using field names.
Use TI= to search in the title, AB= for the abstract, CL= for the claims, or TAC= for all three. For example, TI=(safety belt).
Search by Cooperative Patent Classifications (CPCs): These are commonly used to represent ideas in place of keywords, and can also be entered in a search term box. If you're searching forseat belts, you could also search for B60R22/00 to retrieve documents that mention safety belts or body harnesses. CPC=B60R22 will match documents with exactly this CPC, CPC=B60R22/low matches documents with this CPC or a child classification of this CPC.
Learn More
Title
Abstract
Claims
Full Document
Find patents
Keywords and boolean syntax (USPTO or EPO format): seat belt searches these two words, or their plurals and close synonyms. "seat belt" searches this exact phrase, in order. -seat -belt searches for documents not containing either word.
For searches using boolean logic, the default operator is AND with left associativity. Note: this means safety OR seat belt is searched as (safety OR seat) AND belt. Each word automatically includes plurals and close synonyms. Adjacent words that are implicitly ANDed together, such as (safety belt), are treated as a phrase when generating synonyms.
Learn More
Search by
Chemistry searches match terms (trade names, IUPAC names, etc. extracted from the entire document, and processed from .MOL files.)
Substructure (use SSS=) and similarity (use ~) searches are limited to one per search at the top-level AND condition. Exact searches can be used multiple times throughout the search query.
Searching by SMILES or InChi key requires no special syntax. To search by SMARTS, use SMARTS=.
To search for multiple molecules, select "Batch" in the "Type" menu. Enter multiple molecules separated by whitespace or by comma.
Learn More
Patent numbers
Search specific patents by importing a CSV or list of patent publication or application numbers.
Verfahren und Vorrichtung zum Homogenisieren von Milch
EP0852906A1
European Patent Office
- Other languages
English French - Inventor
Bernd Klinksiek - Current Assignee
- Dragoco Gerberding and Co GmbH
- Symrise AG
Worldwide applications
Application EP98100052A events
1998-01-03
1998-07-15
2002-10-30
Application granted
2002-10-30
2018-01-03
Anticipated expiration
Status
Expired - Lifetime
Description
translated from
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein schonendes Verfahren zum Homogenisieren
von fetthaltigen flüssigen Naturprodukten, insbesondere zum Homogenisieren
von Milch- oder Sahneprodukten, z.B. von Kuhmilch, Schafsmilch, oder
Ziegenmilch, mit einem Fettgehalt von bis zu 50 Gew.%.
Die Homogenisierung von Kuhmilch ist in zahlreichen Veröffentlichungen und
Dissertationen beschrieben. Einen umfangreichen Überblick über den Stand der
Technik auf diesem Gebiet gibt die Arbeit von H. Eibel, Untersuchung zur Hochdruckhomogenisation
von Sahne mit verschiedenen Fettgehaltsstufen, Fortschr.-Ber.
VDI Reihe 3 Nr. 136, Düsseldorf, VDI-Verlag 1987.
In der Homogenisiertechnik für Wasser/Öl oder Öl/Wasser-Emulsionen finden ganz
allgemein verschiedene Homogenisierverfahren Verwendung, die in Abhängigkeit
vom technischen Anwendungsbereich ausgewählt werden.
So ist für die Herstellung von Pharmazeutischen Öl-in-Wasser-Emulsionen ein
Zweistufen-Verfahren aus der Offenlegungsschrift EP 101007 A2 bekannt, bei dem
eine vordispergierte Voremulsion aus Öl und Wasser unter Phasenumkehr in einer
Dispergierdüse bei einem Druck von 2 bar bis 50 bar fein dispergiert wird.
Die Auswahl und der Vergleich von geeigneten Dispergiermaschinen zur Dispersionsherstellung
wird in zahlreichen Veröffentlichungen beschrieben, wie z.B. von
Walstra, P. Formation of Emulsions, in: Becher,P: Encyclopedia of Emulsion
Technology, Vol, 1, New York, Basel: Dekker, 1983.
Übereinstimmend wird beschrieben, daß die Auswahl von Dispergiermaschinen nach
der Größe der volumenbezogenen Leistung erfolgt. Zur Herstellung von feinteiligen
Emulsionen kleiner 1 µm sind Dispergiermaschinen mit hohen volumenbezogenen
Leistungen erforderlich, wie z.B. Hochdruckhomogenisatoren. Mit Rotor/Stator-Maschinen
lassen sich so feinteilige Emulsionen nicht mehr herstellen.
In dem obengenannten VDI Bericht von H. Eibel wird unter anderem beschrieben,
daß beim Homogenisieren von Milch, insbesondere Kuhmilch, aus Gründen der
Lagerstabilität die Phasengrenzfläche zwischen Fett und Wasser um den Faktor 3 - 10
vergrößert und der mittlere Partikeldurchmesser der Fettpartikeln dabei entsprechend
auf eine Partikelgröße von kleiner 1 µm reduziert werden muß. Da Milch ein Naturprodukt
ist, also nicht, wie bei technischen Emulsionen, standardisiert ist, wird zur
Zerkleinerung der Fettpartikeln eine Homogenisiervorrichtung benötigt, die diesen
Verfahrensschritt besonders schonend durchführt, gleichzeitig aber auch unempfindlich
ist gegenüber Schwankungen der Zusammensetzung.
Die durch das Homogenisieren vergrößerte Grenzfläche muß anschließend wieder
durch die Emulgatormembran stabilisiert werden, die bei der Milch aus einem Gemisch
von Phospholipiden und Proteinen besteht. Die erforderliche Membrandicke
wird in der Literatur mit einer Dicke von ca. 10 nm und einer Beladung von 10 mg/m2
beschrieben.
Besondere Probleme bereitet die Homogenisierung von Sahneprodukten mit hohen
Anteilen an Fettphase aufgrund der variierenden Massenverhältnissen von Fett und
Emulgator.
In dem genannten VDI Bericht von H. Eibel wird zur Lösung dieser Probleme vorgeschlagen
die Homogenisierung von Milch oder insbesondere von Sahne mit verschiedenem
Fettgehalt in einem Hochdruckhomogenisator durchzuführen, der in
seiner Eingangsstufe mit einem Druck von oberhalb 100 bar betrieben wird. Milchprodukte
und verwandte Erzeugnisse werden daher üblicherweise mit Hochdruckhomogenisatoren
homogenisiert.
Eine weitere Aufgabenstellung ergibt sich durch den Konzentrationsprozeß bei
Molkereibetrieben, der eine Verarbeitung immer größerer Milchmengen nach sich
zieht. Die erforderliche Durchflußmenge an Milch, die durch einen einzelnen Hochdruckhomogenisator
verarbeitet werden soll, ist im Laufe der Zeit weiter spürbar angestiegen.
Betrachtet man das Ventil eines bekannten Hochdruckhomogenisators, so
wächst mit steigendem Durchsatz die Spaltbreite des Homogenisatorventils. Bei
gleichem Homogenisierdruck resultieren dann auf Grund der höheren Spaltbreite des
Hochdruckhomogenisators nur gröbere Emulsionen mit großem Fettpartikeldurchmesser.
Um die gleiche Partikelgröße wie bei Hochdruckhomogenisatoren mit kleinerem
Durchsatz zu erreichen ist daher ein höherer Betriebsdruck erforderlich.
In der Offenlegungsschrift EP 34675 A2 wird ein Ausweg durch die Parallelschaltung
mehrerer Ventile in einem Hochdruckhomogenisator gefunden.
Da die Ventilspalte des Hochdruckhomogenisators dann kleiner gestaltet sind, kann
der Hochdruckhomogenisator auch bei etwas niedrigerem Druck betrieben werden,
der dem Druck entspricht der bei Hochdruckhomogenisatoren mit mittlerem Durchsatz
angewendet wird.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Homogenisierverfahren bereitzustellen, das die
Nachteile der bekannten Verfahren nicht zeigt und das insbesondere zur wirtschaftlichen
Homogenisierung bei möglichst niedrigem Homogenisierdruck und bei gleichzeitig
hohem Durchsatz bzw. Volumenstrom arbeitet.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Homogenisieren
von fetthaltigen flüssigen wäßrigen Naturprodukten, insbesondere zum Homogenisieren
von Milch- oder Sahneprodukten, insbesondere von Kuhmilch, Schafsmilch, oder
Ziegenmilch, mit einem Fettgehalt von bis zu 50 Gew.% und mehr, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß man die Flüssigkeit bei einem Druck von 10 bis 100 bar, vorzugsweise
von 20 bis 80 bar und einem Durchsatz von bis zu 100 m3/h und mehr
durch eine ein- oder mehrstufige Düsendispergiervorrichtung treibt wobei die
Vorrichtung eine Vielzahl n von Düsenbohrungen aufweist, wobei n insbesondere
größer oder gleich 50, bevorzugt größer oder gleich 100 ist, und die Durchflußgeschwindigkeit
im Bereich jeder Düsenbohrung von 10 bis 200 m/s betragt.
In einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die zu homogenisierende
Flüssigkeit durch Düsenbohrungen getrieben, die so gestaltet sind, daß das Produkt
aus der hydraulischen Querschnittsfläche Fh der Düsenbohrung und ihrer Länge L der
Beziehung:
Fh * L = d3
gehorcht, in der d der hydraulische Durchmesser der Düsenbohrung ist.
Um Koaleszenz und Aggregation von Fettpartikeln in der Flüssigkeit zu verhindern,
werden zwei- oder mehrstufige Düsendispergiervorrichtungen im erfindungsgemäßen
Verfahren bevorzugt eingesetzt, wobei die Verteilung des Druckgefälles auf die jeweiligen
Stufen bedarfsgerecht optimiert wird.
Ein zweifaches und mehrfaches Homogenisieren der zu homogenisierenden Flüssigkeit
mit einer Entspannung zwischen den Homogenisierschritten ist ggf. als Variante
auch möglich. Durch mehrfaches Homogenisieren werden bevorzugte enge Partikelgrößenverteilungen
erreicht. Wünschenswert sind im Falle von Milchprodukten lagerstabile
Milchprodukte mit möglichst grober mittlerer Teilchengröße bei enger Verteilung.
Der vorliegenden Erfindung liegt demnach die weiterführende Idee zugrunde,
daß engere Partikelgrößenverteilungen von Milch oder Milchprodukten durch Hintereinanderschaltung
eines weiteren oder mehrerer Düsendispergatoren erreicht werden
können. Durch die jeweilige Anzahl der Bohrungen der Düsendispergatoren kann der
Druckabfall in jeder Dispergierstufe gleich oder auch unterschiedlich eingestellt
werden. Dadurch kann insbesondere eine optimale Anpassung an die Grenzflächenbelegungskinetik
der Emulgatormembran für die Stabilisierung der Fetttröpfchen erreicht
werden. Die Koaleszenz und Aggregation der Fettpartikel wird vermieden.
Die Temperaturerhöhung der fetthaltigen Flüssigkeit beträgt beim bevorzugten Verfahren
höchstens 3°C, insbesondere höchstens 1,5°C. Die Verarbeitungstemperatur
sollte vorzugsweise von 55 bis 80°C, insbesondere von 60 bis 70°C betragen.
Die genaue optimale Verarbeitungstemperatur wird dabei in Abhängigkeit vom Fettgehalt
der Flüssigkeit ermittelt.
Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn das Verfahren durch Auswahl der Betriebsbedingungen
des Düsendispergators z.B. durch entsprechende Einstellung des
Differenzdrucks zwischen dem Raum vor den Düsenöffnungen und hinter den Düsenöffnungen
und/oder Wahl der Länge der Düsenöffnung und ihren hydraulischen
Durchmesser so gestaltet wird, daß die volumenbezogene Energiedichte, die im Bereich
der Düsenöffnungen in die Flüssigkeit eingebracht wird, von 106 bis 108 J/m3
bevorzugt von 5 · 106 bis 107 J/m3 beträgt. Oberhalb von 108 J/m3 können aufgrund von
thermisch induziertem Abbau insbesondere bei Milch spürbare geschmackliche Veränderungen
auftreten, während weiter unterhalb von 106 J/m3 unter Umständen instabile
Emulsionen oder unzureichende Homogenisierung resultieren.
Die mit dem Verfahren bevorzugt erhältlichen homogenisierten fetthaltigen Flüssigkeiten
weisen zu 90 % der Teilchen einen volumenbezogenen Teilchendurchmesser
im Bereich von 0,1 bis 1 µm, insbesondere von 0,3 bis 1 µm, auf
Gegenstand der Erfindung ist auch eine ein- oder mehrstufige Düsendispergiervorrichtung
zur Homogenisierung von fetthaltigen flüssigen Naturprodukten oder Nahrungsmitteln,
insbesondere zum Homogenisieren von Milch- oder Sahneprodukten,
insbesondere von Kuhmilch, Schafsmilch, oder Ziegenmilch, mit einem Fettgehalt von
bis zu 50 Gew.% und mehr, bestehend aus einer Fördereinheit zum Fördern der zu
homogenisierenden Flüssigkeit, einer Vordruckkammer, einer oder mehrerer in Reihe
geschalteter Niederdruckkammern und einer Vielzahl von Dispergieröffnungen, über
die die Vordruckkammer und die Niederdruckkammern miteinander verbunden sind,
wobei die Fördereinheit einen definierten Vordruck in der Vordruckkammer erzeugt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenbohrungen der Dispergieröffnungen einen
hydraulischen Durchmesser von 0,1 bis 1 mm, bevorzugt von 0,2 bis 0,7 mm aufweisen
und so gestaltet sind, daß das Produkt aus der hydraulischen Querschnittsfläche
Fh der Düsenbohrungen und ihrer Länge L der Beziehung:
Fh * L = d3
gehorcht, in der d der hydraulische Durchmesser der Düsenbohrungen ist.
Insbesondere weisen die Düsenbohrungen einen hydraulischen Durchmesser von 0,1
bis 1 mm, bevorzugt von 0,2 bis 0,7 mm auf Die Düsenbohrungen können beliebig
geformte Querschnittsflächen d.h. z.B. rechteckige, quadratische oder runde Querschnittsflächen
aufweisen.
Die Stufen der Dispergiervorrichtung werden wenigstens gebildet durch die Vordruckkammer
und eine Niederdruckkammer oder durch zwei benachbarte Niederdruckkammern
und die diese Kammern verbindenden Dispergieröffnungen.
Die Gesamtquerschnittsfläche aller Düsenbohrungen in einer Stufe beträgt insbesondere
wenigstens 10 mm2. Hierdurch wird es möglich einen Mengendurchsatz von
homogenisierter fetthaltiger Flüssigkeit von bis zu 100 m3/h und mehr zu erreichen.
In einer Stufe liegen insbesondere eine Zahl n größer oder gleich 50, bevorzugt
größer oder gleich 100, besonders bevorzugt größer oder gleich 150 Düsenbohrungen
über die Kammerwand verteilt vor. Diese sind bevorzugt in einem oder in
mehreren Düsenkörpern 5 zusammengefaßt.
Mit Hilfe der speziellen Düsendispergiervorrichtung, die einen wesentlich höheren
Wirkungsgrad (bzw. eine höhere Energiedichte) als konventionelle Hochdruckhomogenisatoren
hat, ist es möglich schon bei vergleichbar viel niedrigerem Düsenvordruck
feinteilige Fettpartikel mit enger Partikelgrößenverteilung zu erreichen. Z.B. werden
schon bei 50 bar Homogenisierdruck Emulsionen gleicher Partikelgrößenverteilung
erreicht, die mit einem Hochdruckhomogenisator bei einem Vordruck von 200 bar erzeugt
werden.
Mit der erfindungsgemäßen Düsendispergiervorrichtung lassen sich besonders vorteilhaft
feinteilige Dispersionen, sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich herstellen.
Erreichbar sind ferner Emulsionen definierter Partikelgröße und enger Verteilung.
Durch den niedrigen Energieaufwand erfolgt die Emulgierung schonend. Die
beim erfindungsgemäßen Verfahren auftretende Temperaturerhöhung ist vergleichsweise
niedrig im Verhältnis zu der Temperaturerhöhung bei bekannten Dispergierverfahren
mit Hochdruckhomogenisierern. Dies ist für die Bearbeitung der Naturprodukte
wie Milch oder Sahne von besonderem Vorteil, da sich thermische Belastungen
empfindlich auf den Geschmack solcher Produkte auswirken.
Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Düsendispergiervorrichtung
zur Homogenisierung fetthaltiger flüssiger Naturprodukte oder
Nahrungsmittel, insbesondere zur Homogenisierung von Milch, bevorzugt von Säugetieren
oder von Milch auf Basis von natürlichen Ölen wie Sojaöl, wobei in der
homogenisierten Flüssigkeit bis zu 90 % der dispergierten Teilchen in der Flüssigkeit
einen volumenbezogenen Teilchendurchmesser im Bereich von 0,1 bis 1 µm, insbesondere
von 0,3 bis 1 µm, aufweisen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren beispielhaft näher erläutert ohne
die Erfindung im Einzelnen einzuschränken.
In den Figuren zeigen:
- Figur 1
- den Längsschnitt durch eine einstufige Ausführungsform der erfindungsgemäßen Düsendispergiervorrichtung
- Figur 2
- einen Querschnitt durch die Düsendispergiervorrichtung entsprechend Fig. 1
- Figur 3
- den Längsschnitt durch eine fünfstufige Variante der erfindungsgemäßen Düsendispergiervorrichtung
- Figur 4
- ein Diagramm zur Erläuterung der Homogenisiereigenschaften einer erfindungsgemäßen Düsendispergiervorrichtung im Vergleich mit der Kennlinie eines bekannten Hochdruckhomogenisators am Beispiel einer Modellemulsion
Am Beispiel der Modellemulsion Paraffinöl (45 Gewichtsteile) in Wasser (50 Gewichtsteile)
mit Tween 80/Arlacel 80, HLB 11,5 (5 Gewichtsteile) als Emulgatoren
wird die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens demonstriert. Die
Modellemulsion wurde zunächst bewußt gewählt um die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse
gegenüber einer Verwendung von beispielsweise Rohmilch sicherzustellen.
Es wurde eine Düsendispergiervorrichtung nach Fig. 2 mit einer einstufigen Dispergiereinheit
4 verwendet. Als Fördereinheit 1 wurde eine 3-stufige Kolbenpumpe verwendet.
die parallelgeschalteten Dispergieröffnungen 6, 7 hatten Bohrungen 7 mit
einem runden Querschnitt mit einem Durchmesser von 0,5 mm bei einer Länge von
0,75 mm.
Fig. 3 stellt den Längsschnitt durch eine fünfstufige Variante der erfindungsgemäßen
Düsendispergiervorrichtung dar mit der Vordruckkammer 3, den Dispergieröffnungen
7, den Niederdruckkammern 8a bis 8m und dem Auslauf 9. Der Druckabfall bzw.
Homogenisierdruck ist bei gleicher Anzahl von Dispergieröffnungen 6, 7 und
gleichem hydraulischen Durchmesser in jeder Stufe gleich. Durch Variation der
Anzahl der Öffnungen oder der Größe des hydraulischen Durchmessers können in den
Stufen unterschiedliche Drücke eingestellt werden.
Fig. 4 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Homogenisiereigenschaften der erfindungsgemäßen
Düsendispergiervorrichtung, im Vergleich mit der Kennlinie eines
bekannten Hochdruckhomogenisators (vergleiche VDI-Bericht, Reihe 3, Nr. 136, S.
50 Abb. 3.4) am Beispiel einer Modellemulsion. Das Diagramm zeigt, daß mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung schon bei 50 bar die gleiche Partikelfeinheit erreicht
wird, die mit dem Hochdruckhomogenisator erst bei einem Druck von 200 bar erhalten
wird.
Für einen Durchsatz von 10 m3/h und bei einem Homogenisierdruck von 50 bar waren
z.B. in der Dispergiereinheit nach Fig. 2 200 Bohrungen parallel angeordnet. Das
Problem der größeren Spaltbreiten von Hochdruckhomogenisierventilen bei höheren
Durchsätzen ist damit nicht gegeben. Zum anderen lassen sich die Mehrfachdüsen
leicht und preiswert fertigen.
Die Temperaturerhöhung beim Homogenisieren ist deutlich erniedrigt, z.B 1,2°C bei
50 bar, mit der Niederdruckhomogenisiervorrichtung, statt 4,8°C bei 200 bar Homogenisierdruck
in dem bekannten Hochdruckhomogenisierventil.
Eine auf 3,5 % Fettgehalt eingestellte Kuhmilch wurde mit einem Hochdruckhomogenisator
der Firma APV-Homogeniser, Lübeck, bei einer Temperatur von 70°C
und mit einen Volumenstrom von 5 m3/h homogenisiert. Das Homogenisierventil war
ein typisches 2-stufiges Homogenisierventil zum Homogenisieren von Milch (siehe
auch Abb. 3.6, Eibel, Untersuchung zur Hochdruckhomogenisation, Fortschr.-Ber.
VDI Reihe 3 Nr. 136, Düsseldorf VDI-Verlag 1987). Das 2-stufige Homogenisierventil
wurde unter einem Gesamtdruck von 145 bar betrieben, wobei 10 % des
Druckes in der 2. Stufe abgebaut wurde. Die Pumpe des Hochdruckhomogenisators
war eine 3-fach-Kolbenpumpe.
Die Temperaturerhöhung der aus dem Homogenisator auslaufenden Milch betrug
3,5°C
Die mittlere Partikelgröße der Fettröpfchen der Milch, gemessen durch Laserkorrelationsspektroskopie,
betrug 0,37 µm. Unter dem Lichtmikroskop wurden keine Grobpartikeln
mit einem Durchmesser von dmax > 4 µm festgestellt.
Es wurde Milch unter den gleichen Verfahrensbedingungen wie in Vergleichsbeispiel
2 homogenisiert, allerdings wurde der Druck auf einen Gesamtdruck von 120 bar erniedrigt.
Die Temperaturerhöhung der aus dem Homogenisator auslaufenden Milch betrug
unter diesen Bedingungen 2,9°C.
Die Partikelgröße, gemessen durch Laserkorrelationsspektroskopie betrug 0,38 µm.
Unter dem Mikroskop wurden keine Grobpartikeln mit einem Durchmesser von
dmax > 4 µm festgestellt.
Die Betriebsweise bei noch niedrigerem Gesamtdruck führte zu grobteiligen instabilen
Emulsionen, so daß die genannten hohen Betriebsdrucke gewählt werden mußten.
Aus der in den Vergleichsbeispielen 2 und 3 verwendeten Homogenisiervorrichtung
wurde das 2-stufige Hochdruckhomogenisierventil ausgebaut und statt dessen ein
Strahldispergator mit einer Geometrie entsprechend Fig. 2 mit 110 Bohrungen eingebaut.
Die Bohrungen des Strahldispergators hatten Durchmesser von je 0,5 mm, bei einer Länge
der Bohrungen von 0,75 mm.
Bei dem Druchsatz der 3-fach Kolbenpumpe des Homogenisators von 5 m3/h ergab sich
ein Homogenisierdruck von 50 bar. Die Emulgiertemperatur lag ebenfalls bei 70°C.
Die Temperaturerhöhung der aus dem Homogenisator auslaufenden Milch betrug unter
diesen Bedingungen 1,1°C.
Die mittlere Partikelgröße der Milch, gemessen durch Laserkorrelationsspektroskopie,
betrug 0,37 µm. Unter dem Mikroskop wurden keine Grobpartikeln
mit einem Durchmesser dmax > 4 µm festgestellt.
Es wurde unter den gleichen Verfahrensbedingungen wie in Beispiel 4 gearbeitet. Im
Unterschied zu Beispiel 4 wurden jedoch zwei Strahldispergatoren mit einer
Geometrie entsprechend Fig. 3 hintereinander geschaltet. Der erste Strahldispergator
hatte 120 Bohrungen mit einem Durchmesser der Bohrungen von je 0,6 mm und einer
Länge von 0,9 mm. Der zweite Strahldispergator hatte 120 Bohrungen mit einem
Durchmesser der Bohrungen von je 0,7 mm und einer Länge von 1,05 mm.
Bei dem Durchsatz von 5 m3/h ergab sich ein Gesamthomogenisierdruck von 20 bar.
Die Emulgiertemperatur lag ebenfalls bei 70°C.
Die Temperaturerhöhung der aus dem Homogenisator auslaufenden Milch betrug
unter diesen Bedingungen nur 0,5°C
Die mittlere Partikelgröße der Milch, gemessen durch Laserkorrelationsspektroskopie,
betrug 0,38 µm. Unter dem Mikroskop wurden keine Grobpartikeln
mit einem Durchmesser dmax > 4 µm festgestellt.
Ein Vergleich der erfindungsgemäßen Beispiele mit den Vergleichsbeispielen zeigt,
daß es möglich ist, bei deutlich schonenderen Bedingungen (niedrigere Temperaturerhöhung)
mit einem drastisch niedrigeren Homogenisierdruck zu einer vergleichbaren
Emulgierqualität der Milch zu gelangen. Die Erniedrigung des Homogenisierdrucks
entspricht zudem einer Verminderung des Energieeinsatzes um mehr als 50 %. Damit
können die Betriebskosten für die Homogenisierung erheblich vermindert werden.
Claims (13)
Hide Dependent
translated from
Claims (13)
Hide Dependent
translated from
- Verfahren zum Homogenisieren von fetthaltigen flüssigen wäßrigen Naturprodukten, insbesondere zum Homogenisieren von Milch- oder Sahneprodukten, insbesondere von Kuhmilch, Schafsmilch, oder Ziegenmilch, mit einem Fettgehalt von bis zu 50 Gew.% und mehr, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die fetthaltige Flüssigkeit bei einem Druck von 10 bis 100 bar, vorzugsweise von 20 bis 80 bar und einem Durchsatz von bis zu 100 m3/h und mehr durch eine ein- oder mehrstufige Düsendispergiervorrichtung treibt wobei die Vorrichtung eine Vielzahl n von Düsenbohrungen aufweist, wobei n insbesondere größer oder gleich 50, bevorzugt größer oder gleich 100 ist, und die Durchflußgeschwindigkeit im Bereich jeder Düsenbohrung von 10 bis 200 m/s beträgt.
- Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenbohrungen einen hydraulischen Durchmesser von 0,1 bis 1 mm, bevorzugt von 0,2 bis 0,7 mm aufweisen.
- Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu homogenisierende Flüssigkeit durch Düsenbohrungen getrieben wird, die so gestaltet sind, daß das Produkt aus der hydraulischen Querschnittsfläche Fh der Düsenbohrungen und ihrer Länge L der Beziehung:
- Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei- oder mehrstufige Düsendispergiervorrichtungen im Verfahren eingesetzt werden.
- Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturerhöhung der fetthaltigen Flüssigkeit beim Homogenisieren höchstens 3°C, insbesondere höchstens 1,5°C beträgt.
- Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungstemperatur weniger als 80°C, insbesondere weniger als 70°C beträgt.
- Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die volumenbezogene Energiedichte, die im Bereich der Düsenöffnungen in die Flüssigkeit eingebracht wird, von 106 bis 108 J/m3 , bevorzugt von 5 · 106 bis 107 J/m3 beträgt.
- Ein- oder mehrstufige Düsendispergiervorrichtung zur Homogenisierung von fetthaltigen flüssigen Naturprodukten oder Nahrungsmitteln, insbesondere zum Homogenisieren von Milch- oder Sahneprodukten, insbesondere von Kuhmilch, Schafsmilch, oder Ziegenmilch, mit einem Fettgehalt von bis zu 50 Gew.% und mehr, bestehend aus einer Fördereinheit 1 zum Fördern der zu homogenisierenden Flüssigkeit 2, einer Vordruckkammer 3, einer oder mehrerer in Reihe geschalteter Niederdruckkammern 8a ... 8m und einer Vielzahl n von Dispergieröffnungen 6,7 über die die Vordruckkammer 3 und die Niederdruckkammern 8a ... 8m miteinander verbunden sind, wobei die Fördereinheit 1 einen definierten Vordruck in der Vordruckkammer 3 erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenbohrungen 7 der Dispergieröffnungen einen hydraulischen Durchmesser von 0,1 bis 1 mm, bevorzugt von 0,2 bis 0,7 mm aufweisen und so gestaltet sind, daß das Produkt aus der hydraulischen Querschnittsfläche Fh der Düsenbohrungen 7 und ihrer Länge L der Beziehung:
- Düsendispergiervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenbohrungen 7 einen hydraulischen Durchmesser von 0,1 bis 1 mm, bevorzugt von 0,2 bis 0,7 mm aufweisen.
- Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinheit 1 einen Vordruck von höchstens 100 bar, bevorzugt von 10 bis 100 bar, besonders bevorzugt von 20 bis 80 bar erzeugt.
- Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl n der Düsenbohrungen 7 in einer Stufe der Vorrichtung größer oder gleich 50, bevorzugt größer oder gleich 100, besonders bevorzugt größer oder gleich 150 ist.
- Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtquerschnittsfläche aller Düsenbohrungen 7 in einer Stufe wenigstens 10 mm2 beträgt.
- Verwendung der Düsendispergiervorrichtung zur Homogenisierung fetthaltiger flüssiger Naturprodukte oder Nahrungsmittel, insbesondere zur Homogenisierung von Milch, wobei in der homogenisierten Flüssigkeit bis zu 90 % der dispergierten Teilchen in der Flüssigkeit einen volumenbezogenen Teilchendurchmesser im Bereich von 0,1 bis 1 µm, insbesondere von 0,3 bis 1 µm, aufweisen.